低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料r-LiMnO2的合成、结构及电化学性能研究

无机材料学报

低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料r-LiMnO₂的合成、结构及电化学性能研究

唐新村¹; 何莉萍¹; 陈宗璋¹; 贾殿赠²

1. 湖南大学化学化工学院, 长沙 410082; 2. 新疆大学应用化学研究所, 乌鲁木齐 820046

收稿日期:2002-01-11 修回日期:2002-03-04 出版日期:2003-03-20 网络出版日期:2003-03-20

Application of the Low-heating Solid-state Reaction Method in Preparation of Multi-metal Oxides Composite -Synthesis, Structure and Electrochemical Properties of Rhombohedral LiMnO₂Cathode Material for Lithium-ion Batteries

TANG Xin-Cun¹; HE Li-Ping¹; CHEN Zong-Zhang¹; JIA Dian-Zeng²

1.College of Chemistry and Chemical Engineering; Hunan University; Changsha 410082; China; 2.Institute of Applied Chemistry; Xinjiang University; Wulumuqi 820046; China

Received:2002-01-11 Revised:2002-03-04 Published:2003-03-20 Online:2003-03-20

摘要/Abstract

摘要： 以氢氧化锂,醋酸锰和草酸为原料,采用低热固相反应法于350～700℃下直接通过热处理制备了锂离子电池正极材料r-LiMnO₂粉体样品.X射线衍射分析表明,采用该法得到的样品与LiCoO₂具有类似的晶型.由于Mn³⁺的Jahn-Teller效应使r-LiMnO₂与同样方法合成的LiCoO₂及LiCo_0.8Ni_0.2O₂相比,晶胞形状变得更加扁平,晶胞体积增大.选区电子衍射研究表明高于600℃焙烧温度所得的r-LiMnO₂样品中含立方尖晶石结构杂质相. 2.5～4.3V之间的充放电测试结果表明,样品的充放电容量随焙烧温度的升高而增大,但高于600℃的样品具有3V和4V两个充放电平台,而350～500℃的样品只有一个3V充放电平台,并且循环过程中结构非常稳定.

关键词: 锂离子电池, 低热固相反应法, r-LiMnO₂正极材料

Abstract: LiMnO₂ compounds with rhombohedral structure were prepared by the low-heating solid-state reaction method at the
temperature range of 350～700℃. The powder X-ray diffraction technique was applied to investigate the structures of the obtained samples.
XRD result shows that the structures of these samples are the same as that of LiCoO₂. Compared with LiCoO₂ and LiCo_0.8Ni_0.2O₂ prepared by
the same method, the lattice parameter of r-LiMnO₂, c/a, is relatively smaller due to the Jahn-Teller deformation. Selected-area electron diffraction
and XRD results indicate the existence of the cubic spinel impurities in the r-LiMnO₂ samples sintered at 600℃ and 700℃. The tests of
charge/discharge show that the samples prepared above 600℃ have two voltage plateaus of 3V and 4V, of which the plateau at 4V is related to the
cubic spinel impurities. Whereas, the samples obtained below 500℃ present only one plateau of 3V. Especially, the sample obtained at 500℃
exhibits good structural stability in lithium-ion intercalation/deintercalation processes.

Key words: rhombohedral LiMnO₂, Low-heating solid-state reaction, lithium-ion batteries

中图分类号:

TM912

唐新村,何莉萍,陈宗璋,贾殿赠. 低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料r-LiMnO₂的合成、结构及电化学性能研究[J]. 无机材料学报.

TANG Xin-Cun,HE Li-Ping,CHEN Zong-Zhang,JIA Dian-Zeng. Application of the Low-heating Solid-state Reaction Method in Preparation of Multi-metal Oxides Composite -Synthesis, Structure and Electrochemical Properties of Rhombohedral LiMnO₂Cathode Material for Lithium-ion Batteries[J]. Journal of Inorganic Materials.

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低热固相反应法在多元金属复合氧化物合成中的应用—锂离子电池正极材料r-LiMnO₂的合成、结构及电化学性能研究

Application of the Low-heating Solid-state Reaction Method in Preparation of Multi-metal Oxides Composite -Synthesis, Structure and Electrochemical Properties of Rhombohedral LiMnO₂Cathode Material for Lithium-ion Batteries

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